FABRICATION OF LEAD SULFIDE (PbS) NANOSTRUCTURES FOR SOLAR CELL APPLICATIONS

Abstract

Tujuan utama kerja-kerja penyelidikan yang dibentangkan dalam tesis ini adalah untuk mensintesiskan lapisan penyerap PbS berstruktur nano untuk peranti sel solar menggunakan kaedah yang mudah dan ekonomi: pemendapan rendaman kimia (CBD), pemendapan rendaman kimia berbantukan gelombang mikro (MACBD) dan penyejatan terma (TE). Sintesis lapisan PbS berstruktur nano menggunakan CBD telah dijalankan dengan menukar sumber ion Pb2+, masa pemendapan, dan kepekatan molar. Hasil kajian menunjukkan bahawa ciri-ciri morfologi dan skala saiz PbS berstruktur nano sangat bergantung pada setiap parameter. Analisis pembelauan sinar (XRD) mendedahkan bahawa filem nipis PbS berstruktur nano mempamerkan struktur jenis garam batu kubus (NaCl). Keadaan optimum untuk sintesis PbS berstruktur nano menggunakan CBD adalah plumbum nitrat sebagai sumber ion Pb2+ dengan kepekatan molar 0.1 M. Sampel PbS dengan keadaan optimum telah dipilih untuk digunakan sebagai lapisan penyerap pada peranti sel solar PbS/CdS/ITO.

Selepas itu, PbS berstruktur nano dimendapkan menggunakan MACBD di bawah keadaan yang berbeza: mengubah sumber ion Pb2+, mengubahkan masa pemendapan dalam lingkungan 30 hingga 90 minit, dan kepekatan molar. Analisis mikroskopi imbasan elektron (SEM) menunjukkan bahawa setiap parameter mempunyai kesan ke atas perubahan morfologi. Analisis struktur hablur oleh XRD mengesahkan pembentukan fasa tunggal kubik dengan jenis garam batu (NaCl). Pemalar kekisi dan saiz hablur didapati adalah sensitif kepada perubahan parameter eksperimen. Filem nipis PbS yang diperolehi di bawah syarat-syarat yang optimum

menggunakan plumbum nitrat sebagai sumber ion Pb2+, masa pemendapan 30 min dengan kepekatan molar dalam lingkungan 0.025-0.1 M telah dipilih untuk mengfabrikasikan peranti sel solar PbS/CdS/ITO di bawah keadaan pencahayaan sebanyak 30 mW/cm2. Peranti sel solar PbS/CdS/ ITO pada kepekatan molar 0.1 M mempunyai kecekapan penukaran tertinggi sebanyak 1.68% berbanding 0.35%, 0.98% dan 1.28%, pada kepekatan molar 0.025, 0.05, dan 0.075 M, masing-masing.

Akhirnya, struktur nano PbS telah disediakan oleh TE dengan menukar suhu pemendapan, jarak antara serbuk dan substrat, dan substrat yang berbeza. Analisis SEM menunjukkan morfologi adalah sangat dipengaruhi oleh parameter di atas. Filem nipis PbS berstruktur nano menghablur dalam struktur jenis garam batuan kubus (NaCl), seperti yang disahkan oleh analisis XRD. Parameter kekisi dan saiz hablur telah didapati sangat sensitif dengan parameter eksperimen. Keputusan menunjukkan bahawa syarat-syarat yang optimum, suhu pertumbuhan 1050°C dan jarak 15 cm dengan substrat yang berbeza membawa kepada penghasilan pelbagai struktur nano. Terumbu karang nano PbS telah digunakan untuk mengfabrikasikan sel solar Schottky PbS/ITO dan memberikan kecekapan sebanyak 0.89%.